SM2算法

最新推荐文章于 2025-04-11 16:21:55 发布
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分类专栏： 加密算法 文章标签： SM2加密
原文链接：https://blog.youkuaiyun.com/xiaozhang51/article/details/102894439
版权

SM2算法和RSA算法都是公钥密码算法，SM2算法是一种更先进安全的算法，在我们国家商用密码体系中被用来替换RSA算法。

随着密码技术和计算机技术的发展，目前常用的1024位RSA算法面临严重的安全威胁，我们国家密码管理部门经过研究，决定采用SM2椭圆曲线算法替换RSA算法。

 

依赖

<dependency>
    <groupId>org.bouncycastle</groupId>
    <artifactId>bcprov-jdk15on</artifactId>
    <version>1.60</version>
</dependency>
 

import org.apache.commons.codec.binary.Base64;
import org.bouncycastle.asn1.gm.GMNamedCurves;
import org.bouncycastle.asn1.gm.GMObjectIdentifiers;
import org.bouncycastle.asn1.x9.X9ECParameters;
import org.bouncycastle.crypto.params.ECDomainParameters;
import org.bouncycastle.jcajce.provider.asymmetric.ec.BCECPrivateKey;
import org.bouncycastle.jcajce.provider.asymmetric.ec.BCECPublicKey;
import org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider;
import org.bouncycastle.jce.spec.ECNamedCurveParameterSpec;
import org.bouncycastle.jce.spec.ECParameterSpec;
import org.bouncycastle.jce.spec.ECPrivateKeySpec;
import org.bouncycastle.jce.spec.ECPublicKeySpec;
import org.bouncycastle.math.ec.ECCurve;
import org.bouncycastle.math.ec.ECPoint;

import java.math.BigInteger;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.security.*;

public class SM2Utils {

    private static X9ECParameters x9ECParameters = GMNamedCurves.getByName("sm2p256v1");
    private static ECDomainParameters ecDomainParameters = new ECDomainParameters(x9ECParameters.getCurve(), x9ECParameters.getG(), x9ECParameters.getN());
    private static ECParameterSpec ecParameterSpec = new ECParameterSpec(x9ECParameters.getCurve(), x9ECParameters.getG(), x9ECParameters.getN());

    protected static BigInteger n = new BigInteger(
            "FFFFFFFE" + "FFFFFFFF" + "FFFFFFFF" + "FFFFFFFF" + "7203DF6B" + "21C6052B" + "53BBF409" + "39D54123", 16);
    protected static BigInteger p = new BigInteger(
            "FFFFFFFE" + "FFFFFFFF" + "FFFFFFFF" + "FFFFFFFF" + "FFFFFFFF" + "00000000" + "FFFFFFFF" + "FFFFFFFF", 16);
    protected static BigInteger a = new BigInteger(
            "FFFFFFFE" + "FFFFFFFF" + "FFFFFFFF" + "FFFFFFFF" + "FFFFFFFF" + "00000000" + "FFFFFFFF" + "FFFFFFFC", 16);
    protected static BigInteger b = new BigInteger(
            "28E9FA9E" + "9D9F5E34" + "4D5A9E4B" + "CF6509A7" + "F39789F5" + "15AB8F92" + "DDBCBD41" + "4D940E93", 16);
    protected static BigInteger gx = new BigInteger(
            "32C4AE2C" + "1F198119" + "5F990446" + "6A39C994" + "8FE30BBF" + "F2660BE1" + "715A4589" + "334C74C7", 16);
    protected static BigInteger gy = new BigInteger(
            "BC3736A2" + "F4F6779C" + "59BDCEE3" + "6B692153" + "D0A9877C" + "C62A4740" + "02DF32E5" + "2139F0A0", 16);
    protected static ECDomainParameters ecc_bc_spec;
    protected static int w = (int) Math.ceil(n.bitLength() * 1.0 / 2) - 1;
    protected static BigInteger _2w = new BigInteger("2").pow(w);
    protected static final int DIGEST_LENGTH = 32;

    private static SecureRandom random = new SecureRandom();
    protected static ECCurve.Fp curve;
    protected static ECPoint G;
    protected static boolean debug = false;

    static  {
        curve = new ECCurve.Fp(p, // q
                a, // a
                b); // b
        G = curve.createPoint(gx, gy);
        ecc_bc_spec = new ECDomainParameters(curve, G, n);
    }
    /**
     * 生成公私钥对
     * @param compressedPubKey  是否压缩公钥
     * @return
     */
    public static String[] genKeyPair(boolean compressedPubKey) throws NoSuchAlgorithmException,InvalidAlgorithmParameterException{
        // 获取SM2 椭圆曲线推荐参数
        X9ECParameters ecParameters = GMNamedCurves.getByName("sm2p256v1");
        // 构造EC 算法参数
        ECNamedCurveParameterSpec sm2Spec = new ECNamedCurveParameterSpec(
                // 设置SM2 算法的 OID
                GMObjectIdentifiers.sm2p256v1.toString()
                // 设置曲线方程
                , ecParameters.getCurve()
                // 椭圆曲线G点
                , ecParameters.getG()
                // 大整数N
                , ecParameters.getN());
        // 创建 密钥对生成器
        KeyPairGenerator gen = KeyPairGenerator.getInstance("EC", new BouncyCastleProvider());
        // 使用SM2的算法区域初始化密钥生成器
        gen.initialize(sm2Spec, new SecureRandom());
        // 获取密钥对
        KeyPair keyPair = gen.generateKeyPair();
        byte buffer[] = ((BCECPublicKey)keyPair.getPublic()).getQ().getEncoded(false);
        String publicKeyStr = Base64.encodeBase64String(buffer);
        String privateKeyStr = ((BCECPrivateKey)keyPair.getPrivate()).getD().toString(16);
        return new String[]{publicKeyStr, privateKeyStr};
    }

    /**
     * 私钥签名
     * @param privateKeyStr    私钥
     * @param plainText       待签名内容
     * @return
     */
    public static String sign(String privateKeyStr, String plainText) throws SignatureException,NoSuchAlgorithmException,InvalidKeyException{
        // 生成SM2sign with sm3 签名验签算法实例
        Signature signature = Signature.getInstance(GMObjectIdentifiers.sm2sign_with_sm3.toString(), new BouncyCastleProvider());
        BCECPrivateKey privateKey = getPrivatekeyFromD(new BigInteger(privateKeyStr,16));
        // 签名需要使用私钥，使用私钥 初始化签名实例
        signature.initSign(privateKey);
        // 签名原文
        // 写入签名原文到算法中
        signature.update(plainText.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
        // 计算签名值
        byte[] signatureValue = signature.sign();
        return Base64.encodeBase64String(signatureValue);
    }

    /**
     * 验证签名
     * @param publicKeyStr     公钥
     * @param plainText       待签名内容
     * @param sign          签名值
     * @return
     */
    public static boolean verify(String publicKeyStr, String plainText, String sign) throws SignatureException, NoSuchAlgorithmException,InvalidKeyException{
        Signature signature = Signature.getInstance(GMObjectIdentifiers.sm2sign_with_sm3.toString(), new BouncyCastleProvider());
        // 签名需要使用公钥，使用公钥 初始化签名实例
        byte buffer[] = Base64.decodeBase64(publicKeyStr);
        ECPoint ecPoint = curve.decodePoint(buffer);
        signature.initVerify(getPublickeyFromXY(ecPoint.getXCoord().toBigInteger(), ecPoint.getYCoord().toBigInteger()));
        // 写入待验签的签名原文到算法中
        signature.update(plainText.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
        // 验签
        return signature.verify(Base64.decodeBase64(sign));
    }

    public static BCECPrivateKey getPrivatekeyFromD(BigInteger d){
        ECPrivateKeySpec ecPrivateKeySpec = new ECPrivateKeySpec(d, ecParameterSpec);
        return new BCECPrivateKey("EC", ecPrivateKeySpec, BouncyCastleProvider.CONFIGURATION);
    }

    public static BCECPublicKey getPublickeyFromXY(BigInteger x, BigInteger y){
        ECPublicKeySpec ecPublicKeySpec = new ECPublicKeySpec(x9ECParameters.getCurve().createPoint(x, y), ecParameterSpec);
        return new BCECPublicKey("EC", ecPublicKeySpec, BouncyCastleProvider.CONFIGURATION);
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception{
        String[] keyPairArray = genKeyPair(true);
        String publicKeyStr = keyPairArray[0];
        String privateKeyStr = keyPairArray[1];
        String plainText = "HelloWorld";
        String signStr = sign(privateKeyStr, plainText);
        boolean verify = verify(publicKeyStr, plainText, signStr);
        System.out.println(verify);
    }
————————————————
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C/C++ SM2算法详解及源码
希望我的博客，能帮上你解决学习中工作中所遇到的问题
05-07 9338
其中，数字签名采用椭圆曲线数字签名算法（ECDSA），密钥交换采用椭圆曲线Diffie-Hellman（ECDH）算法，公钥加密采用椭圆曲线公钥加密算法（ECIES）。虽然SM2算法在安全性、效率和灵活性方面都有显著优势，但作为一种较新的密码算法，其在实际应用过程中可能还存在一些潜在的问题和挑战。SM2算法使用素数域上的椭圆曲线方程y^2 = x^3 + ax + b (mod p)，其中a和b是椭圆曲线的系数，p是一个大素数。在实际使用中，需要选择合适的a、b和p值，以满足安全性和效率的要求。
sm2算法源码实现
09-21
国密算法sm2算法c语言实现，vc++环境，
SM2加解密算法代码实现
04-29
基于openssl的国密SM2加解密算法实现 linux C代码编程
【加密算法】SM2国密算法原理、C++跨平台实现（含完整代码和示例）
Arbboter的专栏
04-11 1580
本文围绕SM2算法展开，系统介绍了其技术原理与实现方法。首先，从算法基础入手，概述了SM2的核心数学原理、关键参数及组件构成。接着，深入解析了数字签名、加密解密流程以及密钥交换协议，并探讨了椭圆曲线数学优化技术，展示了SM2在性能与安全性上的优势。安全性分析部分则从算法设计、抗攻击能力及与RSA/AES的对比入手，全面评估了SM2的安全性。最后，通过C++跨平台自实现（Header-Only）展示了源码封装、单元测试及输出结果，为开发者提供了实用参考。本文旨在为SM2算法的理论研究与工程实践提供清晰指导。
国密SM2算法C代码
11-15
国密SM2算法的VC6工程C代码，仅供参考 SM2为非对称加密，基于ECC。该算法已公开。由于该算法基于ECC，故其签名速度与秘钥生成速度都快于RSA。ECC 256位（SM2采用的就是ECC 256位的一种）安全强度比RSA 2048位高，但运算速度快于RSA。
纯Csm2算法源码
11-28
该资源时纯C源码，可以在任意平台下编译，，本人在QT下经过整理并调试通过，里面有测试数据，其功能有签名，验签，加密和解密等，在windows和linux都可以使用
单片机：实现国密SM2算法（完整源码）
欢迎来到我的博客！这里是一个专注于计算机技术的分享平台，涵盖编程开发、算法研究、系统架构、软件工程等多个领域。无论你是初学者还是资深开发者，都能在这里找到有价值的内容。
04-02 1092
单片机：实现国密SM2算法（完整源码）
sm2算法sm2算法sm2算法sm2算法
07-24
sm2算法sm2算法sm2算法sm2算法
C++国密SM2算法加解密的使用
09-01
C++国密SM2算法加解密的使用，包含Win32_64OpenSSL完整包和light包_版本1.1.1d 博客地址：https://lw112190.blog.youkuaiyun.com/article/details/141786008
国密SM2算法 C语言实现
03-06
C语言实现国密SM2非对称加密算法
《国密算法》--c#的国密SM2算法.zip
03-06
个人实战积累的成果，基于国密算法的总结，希望可以帮到您 亲们下载我任何一个付费资源后，即可私信联系我免费下载其他相关资源哦~ 个人实战积累的成果，基于国密算法的总结，希望可以帮到您 亲们下载我任何一个...
SM2算法C语言实现
06-10
SM2加解密的C语言实现，有兴趣的可以下载试试看。
国密sm2算法c实现
01-05
国密SM2是非对称密码算法，是基于ECC算法的非对称算法(需要添加miracle库)
国密SM2非对称算法C语言实现
07-06
国密算法SM2算法 C语言源码 签名验签 加解密, 密钥交换
sm2加密源码
11-28
国密SM2源码，c/c++代码，能直接编绎，可用于电力及银行等相关领域。
国密SM2算法基于Openssl实现
11-23
基于Openssl算法库实现的SM2算法。实现数字签名和密钥交换，公钥加密没有实现。全部源代码，需要Openssl库支持，VC工程。 KDF使用标准HASH算法，没有使用SM3。 可参考作者的SM3算法实现KDF。 ECC曲线使用SM2算法建议曲线，内含SM2建议曲线测试。 仅算法过程演示，不适用于工程应用，欢迎提供宝贵意见可进一步完善。
国密算法 SM2 公钥加密 非对称加密 数字签名 密钥协商 python实现完整代码
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国密SM2算法的Python工具包，实现SM2数字签名与验证、公钥加解密以及密钥协商等功能，也可基于本工具包提供的椭圆曲线运算相关函数自行设计算法和协议。代码完整，复制即用。
国密算法Go语言实现（详解）(九) ——SM2(椭圆曲线公钥密码算法)
weixin_46134229的博客
10-15 3250
SignToRS( ) 为SM2签名算法的核心函数: - 以私钥(d倍数)为基础推算公钥点PA(XA, YA) - 调用预处理函数获取H值 - 调用标准包crypto/rand获取随机数k - 推算曲线点(x1, y1) = [k]G - 调用标准包math/big封装的加和取模函数计算r = (e + x1) mod n, 并校验r<>0, 且r+k<>n - 调用标准包math/big封装的取乘法逆元和取模函数计算s = ((1+d)^(-1) * (k - rd)) mod n
sm2算法
最新发布
05-08
<think>好的，我现在需要帮助用户了解SM2算法的实现、教程或代码示例。首先，我需要整理已有的引用信息，看看有哪些内容可以利用。引用[1]提到Python实现，引用[2]是单片机上的C语言示例，引用[3]和[5]是Java的实现，引用[4]是PHP的。用户可能对不同的编程语言感兴趣，所以应该涵盖多种实现示例。 接下来，用户的问题是关于SM2的实现、教程和代码示例，所以需要分步骤讲解。首先应该介绍SM2的基本原理，比如它是基于椭圆曲线密码学的非对称算法，然后讲解密钥生成、加密解密、签名验证的流程。之后，再提供不同语言的代码示例，这样用户可以对照学习。 需要注意的是，每个引用中的代码可能只是部分实现，比如引用[2]提到需要SM3哈希函数，但示例中可能没有完整代码，需要提醒用户注意。另外，引用[3]和[5]都是Java的实现，可能需要整合这两个的信息，说明Java的实现步骤和结果。 用户可能还关心实际应用中的注意事项，比如性能优化、安全处理等，这些在引用[2]和[4]中都有提到，需要指出。此外，各个引用中的代码示例可能只是核心逻辑，实际应用需要更完整的处理，比如错误处理、标准遵循等，这也是需要强调的地方。 最后，生成相关问题时要覆盖算法原理、实现细节、应用场景和优化等方面，帮助用户进一步深入学习。要确保问题具有针对性，能够引导用户探索更多相关内容。</think>### SM2算法实现与代码示例 SM2是国家密码管理局发布的椭圆曲线公钥密码算法，基于$E(F_p)$域上的椭圆曲线方程$y^2 = x^3 + ax + b$，广泛应用于数字签名、密钥交换和加密[^3]。其核心流程包含**密钥生成**、**加密/解密**和**签名/验证**三部分。 --- #### 一、SM2算法核心流程 1. **密钥生成** - 生成随机数$d \in [1, n-1]$作为私钥 - 计算公钥$P = d \cdot G$，其中$G$为椭圆曲线基点 $$ P = (x_P, y_P) $$ 2. **加密流程** - 生成临时密钥对$(k, Q)$，$Q = k \cdot G$ - 计算密钥派生参数$t = KDF(x_Q || y_Q, \text{len}(明文))$ - 输出密文$C = Q || (明文 \oplus t) || \text{SM3}(明文)$ 3. **签名流程** - 计算哈希值$e = \text{SM3}(消息)$ - 生成随机数$k \in [1, n-1]$ - 计算$(r, s)$满足$r = (e + x_{kG}) \mod n$和$s = (1 + d)^{-1}(k - rd) \mod n$ --- #### 二、多语言实现示例 ##### 1. Python实现（面向对象） ```python # 引用[1]核心代码改编 from ecpy.curves import Curve class SM2: def __init__(self): self.cv = Curve.get_curve('SM2') self.G = self.cv.generator self.n = self.cv.order def keygen(self): priv_key = self.cv.order.random() pub_key = priv_key * self.G return priv_key, pub_key def sign(self, msg, priv_key): # 实现签名逻辑 pass ``` ##### 2. Java密钥生成（引用[5]） ```java import org.bouncycastle.crypto.generators.ECKeyPairGenerator; import org.bouncycastle.crypto.params.ECKeyGenerationParameters; public class SM2KeyGen { public static void main(String[] args) { ECKeyPairGenerator gen = new ECKeyPairGenerator(); gen.init(new ECKeyGenerationParameters(SM2Util.DOMAIN_PARAMS, new SecureRandom())); AsymmetricCipherKeyPair keyPair = gen.generateKeyPair(); // 公钥: keyPair.getPublic(), 私钥: keyPair.getPrivate() } } ``` ##### 3. 单片机C实现要点（引用[2]） ```c // 椭圆曲线参数定义 typedef struct { uint32_t p[8]; // 素数域 uint32_t a[8]; // 曲线系数a uint32_t b[8]; // 曲线系数b ECPoint G; // 基点 } ECCurve; // 大数比较示例 int BigNumCmp(uint32_t *a, uint32_t *b) { for(int i=7; i>=0; i--) { if(a[i] > b[i]) return 1; if(a[i] < b[i]) return -1; } return 0; } ``` --- #### 三、开发注意事项 1. **安全随机数**：密钥生成必须使用密码学安全随机数生成器（如Java的`SecureRandom`） 2. **常量时间实现**：防止侧信道攻击，避免分支泄露密钥信息[^4] 3. **参数标准化**：使用国标GB/T 32918.5-2017定义参数： $$ p=FFFFFFFE\ FFFFFFFF\ FFFFFFFF\ FFFFFFFF\ FFFFFFFF\ 00000000\ FFFFFFFF\ FFFFFFFF $$ 4. **性能优化**：单片机实现需采用滑动窗口法优化点乘运算[^2] ---
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